DE3220228C2 - Verfahren zur Herstellung von Essigsäure - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Essigsäure durch Erhitzen von Methylformiat in Gegenwart von Kohlenmonoxid unter Verwendung eines Molybdän-Nickel- oder eines Wolfram-Nickel-Cokatalysators, in Anwesenheit eines Promotors aus einer Organophosphorverbindung oder einer Organostickstoffverbindung mit dreiwertigem Phosphor oder Stickstoff und in Gegenwart eines Halogenids.
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur katalytischen Umlagerung von Methylformiat zu Essigsäure.
Die Umwandlung von Methylformiat zu Essigsäure ist eine bekannte Reaktion. So beschreibt beispielsweise
die US-PS 25 08 513 ein Flüssigphasenverfahren, bei welchem Methyiformiat in Gegenwart eines Carbonylbildenden
Metallkatalysators und eines Halogens erhitzt wird, wobei der Katalysator aus ein oder mehr
Eisenmetallen besteht und vorzugsweise Nickel ist Die Verwendung von Nickeliodidhexahydrat und Nickelcarbonyl
ist beispielsmäßig erläutert Das Verfahren wird bei hoher Temperatur durchgeführt und führt offenbar
zu verhältnismäßig niedrigen Ausbeuten, wie sich aus dem Hinweis auf entsprechende Nebenprodukte
ergibt. Aus US-PS 16 97 109 ist eine Dampf phasenumwandlung von Methylforniiat zu Essigsäure bekannt
bei der als Katalysatoren Substanzen verwendet werden, die Acetate sind oder Acetate bilden können. Als
Beispiele für Katalysatoren dieser Art werden darin Verbindungen von Kupfer, Zinn, Blei, Zink und Aluminium
erwähnt. Das Verfahren selbst wird nicht durch Ausführungsbeispiele beschrieben. Seit kurzem gibt es für
diese Umsetzung Katalysatoren auf Basis von Edelmetallen aus der Gruppe VIII des Periodensystems der
Elemente. In diesem Zusammenhang wird in US-PS 41 94 056 die Herstellung von Essigsäure durch Erhitzen
von Methylformiat in Gegenwart eines löslichen Rhodiumsalzes und eines iodhaltigen Promotors beschrieben.
Dieses Verfahren führt zu hohen Produktausbeuten, wobei jedoch angegeben ist, daß sich diese Reaktion
nicht unter Verwendung von Cobaltiodid, Cobaltiodid/Triphenylphosphin,
Methyliodid, Kupferchlorid/ Triphenylphosphin, Eisen(ll)chlorid/Triphenylphosphin,
Wolframhexacarbonyl, Rheniumpentacarbonyl oder Molybdänhexacarbonyl als Katalysatoren durchführen
läßt, sondern daß Rhodium der einzig zufriedenstellende Katalysator ist. Rhodium führt zwar zu guten Ergebnissen,
ist jedoch genauso wie alle anderen Edelmetalle aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente
ein sehr teurer Katalysator. Gemäß US-PS 38 39 428 lassen sich als Katalysatoren zwar Metalle aus der
Gruppe VIII oder der Gruppe Hb des Periodensystems der Elemente verwenden, doch muß dieses Verfahren
bei verhältnismäßig hohen Temperaturen und Drücken durchgeführt werden.
Infolge der oben dargelegten Nachteile der bekannten
Verfahren zur Herstellung von Essigsäure liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zur Bildung von Essigsäure durch Umlagerung von Methylformiat zu schaffen, bei dem weder hohe
Temperaturen noch Edelmetalle aus der Gruppe VIII des Periodensystems der Elemente als Katalysatoren
erforderlich sind und durch das sich Essigsäure in hoher Ausbeute und unter nur kurzer Reaktionszeit herstellen
läßt
Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß gelöst durch Umwandlung von Methylformiat zu Essigsäure
unter Einsatz eines Molybdän-Nickel- oder eines Wolf-ίο ram-Nickel-Cokatalysators in Gegenwart eines Promotors
aus einer Organophosphorverbindung oder einer Organostickstoffverbindung mit dreiwertigem
Phosphor oder Stickstoff und in Anwesenheit eines Halogenids, vorzugsweise eines lodids, Bromids und/oder
Chlorids, insbesondere eines lodids, sowie in Gegenwart
von Kohlenmonoxid.
Es wurde demnach überraschenderweise gefunden, daß dieser Cokatalysator in Kombination mit dem Promotor-Halogenid-System
der angegebenen Art die Um-Wandlung von Methylformiat nicht nur bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen und Drücken, sondern auch rasch und in hoher Ausbeute zur gewünschten
Essigsäure ermöglicht
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht demnach in einer Erhitzung von Methylformiat in Gegenwart von Kohlenmonoxid, in Anwesenheit eines Halogenids, beispielsweise eines Kohlenwasserstoffhalogenids, insbesondere eines Niederalkylhalogenids, wie Methyliodid, und in Gegenwart der oben näher bezeichneten Kombination aus Cokatalysator und Promotor.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht demnach in einer Erhitzung von Methylformiat in Gegenwart von Kohlenmonoxid, in Anwesenheit eines Halogenids, beispielsweise eines Kohlenwasserstoffhalogenids, insbesondere eines Niederalkylhalogenids, wie Methyliodid, und in Gegenwart der oben näher bezeichneten Kombination aus Cokatalysator und Promotor.
Das für das erfindungsgemäße Verfahren benötigte Kohlenmonoxid wird in der Dampfphase entfernt und
gewünschtenfalls rückgeleitet Die im umgesetzten Reaktionsgemisch enthaltenen, normalerweise flüssigen
oder verhältnismäßig flüchtigen Bestandteile, wie beispielsweise das jeweilige Alkylhalogenid, das niehtumgesetzte
Methylformiat oder die eventuellen Nebenprodukte, lassen sich aus dem Gemisch ohne weiteres entfernen
und voneinander trennen, beispielsweise durch Destillation, und dann rückleiten, so daß die Nettoproduktausbeute
praktisch ausschließlich aus der gewünschten Essigsäure besteht Im Falle der bevorzugten
Flüssigphasenreaktion können die organischen Verbindungen ganz einfach von den metallhaltigen Komponenten
abgetrennt werden, indem man das Ganze beispielsweise destilliert Die Umsetzung wird zweckmäßigerweise
in einer Reaktionszone durchgeführt, in die man Kohlenmonoxid, Methylformiat, das jeweilige Halogenid,
den jeweiligen Cokatalysator und den entsprcchenden Promotor einspeist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann über einen breiten Temperaturbereich durchgeführt werden, beispielsweise
allgemein bei Temperaturen von 25 bis 3500C. Vorzugsweise wird bei Temperaturen von 100
bis 250° C, und insbesondere bei Temperaturen von 125
bis 225°C, gearbeitet. Es können auch niedrigere Temperaturen angewandt werden, wodurch sich jedoch
langsamere Reaktionsgeschwindigkeiten ergeben. Ferner kann auch bei höheren Temperaturen gearbeitet
werden, was jedoch keinen besonderen Vorteil mehr bringt. Die Umsetzungszeit ist ebenfalls kein Parameter
des erfindungsgemäßen Verfahrens und hängt weitgehend ab von der angewandten Temperatur. So kann
beispielsweise allgemein bei Verweilzeiten von 0,1 bis 20 Stunden gearbeitet werden. Die Umsetzung wird unter
überatmosphärischem Druck durchgeführt. Besonders kennzeichnend für die Erfindung ist jedoch die Tatsache,
daß keine übermäßig hohen Drücke notwendig
sind, die die Anwendung spezieller Hochdruckanlagen erforderlich machen würden. Im allgemeinen wird die
Umsetzung bei Kohlenmonoxidpartialdrücken von vorzugsweise wenigstens 1 bis 140 bar durchgeführt, wobei
insbesondere bei Kohlenmonoxidpartialdrücken von 1 bis 70 bar, und vor allem bei Kohlenmonoxidpartialdrücken
von 2 bis 14 bar, gearbeitet wird. Allgemein lassen sich jedoch Kohlenmonoxidpartialdrücke von
0,07 bis 350 bar oder sogar hinauf bis zu 700 bar anwenden. Durch Einstellung des Kohlenmonoxidpartialdrucks
auf einen dieser Werte sind immer ausreichende Mengen dieses Reaktanten vorhanden. Der Gesamtdruck
ist natürlich der Druck, der für den gewünschten Kohlenmonoxidpartialdruck sorgt, und er stellt vorzugsweise
den Druck dar, den man zur Aufrechterhaltung einer flüssigen Phase braucht, und in einem solchen
Fall wird die Umsetzung zweckmäßigerweise in einem Autoklav oder einer ähnlichen Apparatur durchgeführt.
Am Ende der jeweils gewünschten Verweilzeit wird das Reaktionsgemisch in seine einzelnen Bestandteile aufgctrennnt,
was am besten destillativ erfolgt. Das Reaktionsprodukt wird vorzugsweise in eine Destillationszonc
eingeführt, bei der es sich um eine Fraktionierdestillationskolonne
oder eine Reihe von Kolonnen handeln kann, durch die sich die flüchtigen Bestandteile von der
als Produkt gewünschten Säure abtrennen lassen und durch die man die entstandene Säure auch von den weniger
flüchtigen Bestandteilen des Katalysators und des Promotors vom Reaktionsgemisch abtrennen kann. Die
Siedepunkte der flüchtigen Bestandteile sind so weit voneinander entfernt, daß ihre Trennung durch herkömmliche
Destillation kein besonderes Problem bereitet. In ähnlicher Weise lassen sich auch die höhersiedenden
organischen Bestandteile ohne weiteres durch Destillation von den Metallkatalysatorkomponenten und
irgendeinem organischen Promotor abtrennen, bei dem es sich um einen verhältnismäßig nichtflüchtigen Komplex
handeln kann. Den hierdurch erhaltenen Katalysator und den Promotor kann man dann unter Einschluß
der Halogenidkomponente mit frischen Mengen an Meihylacctat
und Kohlenmonoxid vereinigen, und durch Umsetzung eines solchen Gemisches lassen sich dann
weitere Mengen an Essigsäure bilden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in Anwesenheit eines Lösungsmittels oder Verdünnungsmittels
durchgeführt werden, wobei eine solche Arbeitsweise jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Die Gegenwart
eines höhersiedenden Lösungsmittels oder Verdünnungsmittels, vorzugsweise der als Produkt entstandenen
Essigsäure selbst, ermöglicht die Anwendung eines mäßigeren Gesamtdrucks. Wahlweise kann das Lösungsmittel
oder Verdünnungsmittel auch irgendein organisches Lösungsmittel sein, das in der Umgebung des
vorliegenden Verfahrens inert ist, beispielsweise ein Kohlenwasserstoff, wie Octan, Benzol, Toluol, Xylol
oder Tetralin, oder eine Carbonsäure. Als Carbonsäure soll vorzugsweise Essigsäure verwendet werden, da vorzugsweise
mit einem Lösungsmittel gearbeitet wrd, das systemeigen ist, wobei jedoch auch andere Carbonsäuren
verwendet werden können. Handelt es sich beim verwendeten Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel
nicht um das Produkt selbst, dann wird zweckmäßigerweise ein Lösungsmittel oder Verdünnungsmittel gewählt,
das sich bezüglich seines Siedepunkts ausreichend vom gewünschten Produkt im Reaktionsgemisch
unterscheidet, so daß es sich ohne weiteres abtrennen läßt. Selbstverständlich können auch Lösungsmittelgemische
oder Verdünnungsmittelgeinische verwendet werden.
Das Kohlenmonoxid wird vorzugsweise in praktisch reiner und wie im Handel erhältlicher Form eingesetzt,
kann jedoch auch inerte Verdünnungsmittel enthalten, wie Kohlendioxid, Stickstoff, Methan oder Edelgase.
Die Anwesenheit inerter Verdünnungsmittel beeinträchtigt die Reaktion nicht, macht jedoch eine Erhöhung
des Gesamtdrucks erforderlich, damit sich der gewünschte Kohlenmonoxidpartialdruck aufrechterhalten
ίο läßt. Wasserstoff kann als Verunreinigung vorhanden
sein und sogar zu einer Stabilisierung des Katalysators beitragen. Zur Erzielung niedrigerer Kohlenmonoxidpartialdrücke
verdünnt man die Kohlenmonoxidbeschickung sogar mit Wasserstoff oder einem sonstigen
Inertgas der oben angegebenen Art.
Die Cokatalysatorkomponenten können in jeder geeigneten
Form eingesetzt werden, beispielsweise in nullwertigem Zustand oder in irgendeiner höherwertigen
Form. So kann man beispielsweise das Nickel und das Molybdän oder das Wolfram in metallischer und feinverteilter
Form oder in Form einer Verbindung einsetzen, und zwar sowohl einer organischen als auch einer
anorganischen Verbindung, durch die sich die Katalysatorkomponenten
wirksam in das Reaktionssystem einführen lassen. Als Katalysatorverbindungen können daher
beispielsweise entsprechende Carbonate, Oxide, Hydroxide, Bromide, Iodide, Chloride, Oxyhalogenide,
Hydride, Niederalkoxide (Methoxide), Phenoxide oder Carboxylate, deren Carboxylation von einer Alkansäure
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stammt, wie Acetate, Butyrate, Decanoate, Laurate oder Benzoate, von Molybdän,
Wolfram oder Nickel verwendet werden. In ähnlicher Weise lassen sich auch Komplexe der Cokatalysatorbestandteile
einsetzen, beispielsweise Carbonyle, Metallalkyle, Chelate, Assoziationsverbindungen oder
Enolsalze. Zu Beispielen für sonstige Komplexe gehören Bis(triphenylphosphin)nickeldicarbonyl, Tricyclopentadienyltrinickeldicarbonyl,
Tetrakis(triphenylphosphit)nickel und die entsprechenden Komplexe der anderen Komponenten, wie Molybdänhexacarbonyl oder
Wolframhexacarbonyl. Zu den oben angeführten Katalysatorkomponenten gehören auch Komplexe der Metallcokatalysatorkomponenten
mit organischen Promotorliganden, die von den im folgenden beschriebenen organischen Promotoren abgeleitet sind.
Besonders bevorzugt sind hierbei die elementaren Formen, Verbindungen, bei denen es sich um Halogenide,
insbesondere Iodide, handelt, und organische Salze, wie beispielsweise Acetate. Die oben angeführten Verbindungen
und Komplexe sind selbstverständlich lediglich Beispiele für geeignete Formen der verschiedenen
Cokatalysatorkomponenten und daher in keiner Weise beschränkend aufzufassen.
Die angegebenen Cokatalysatorkomponenten können selbstverständlich auch Verunreinigungen enthalten, wie sie in handelsüblichen Metallen oder Metallverbindungen vorkommen, und sie brauchen daher nicht weiter gereinigt zu werden.
Der Organophosphorpromotor ist vorzugsweise ein Phosphin, beispielsweise ein Phosphin der allgemeinen Formel
Die angegebenen Cokatalysatorkomponenten können selbstverständlich auch Verunreinigungen enthalten, wie sie in handelsüblichen Metallen oder Metallverbindungen vorkommen, und sie brauchen daher nicht weiter gereinigt zu werden.
Der Organophosphorpromotor ist vorzugsweise ein Phosphin, beispielsweise ein Phosphin der allgemeinen Formel
R1
P —R3
R2
5 6
worin R1, R2 und R3 gleich oder verschieden sein können weise 10 bis 50 Mol auf 100 Mol Metkyliormiat und
und beispielsweise für Alkylreste, Cycloalkylreste, Aryl- vorzugsweise 17 bis 35 Mol auf 100 Mol Methylformiat.
reste, Amidgruppen, wie Hexamethylphosphortriamid, Die Halogenidkomponente muß dem System selbstver-
oder Halogenatome stehen, wobei die Alkylreste oder ständlich nicht unbedingt als Kohlenwassersioffhalogc-Cycloalkylreste
vorzugsweise 1 bis 20 Kohlenstoffato- 5 nid zugesetzt werden, sondern kann auch in Form cin^s
me und die Arylgruppen vorzugsweise 6 bis 18 Kohlen- anderen organischen Halogenids, als Halogenwasserstoffatome
enthalten. Zu Beispielen für geeignete Koh- stoff oder als sonstiges anorganisches Halogenid, bei-Ienwasserstoffphosphine
gehören Trimethylphosphin, spielsweise als Salz in Form eines AlkalimetaNsal/.cs
Tripropylphosphin, Tricyclohexylphosphir. oder Triphe- oder eines sonstigen Salzes, oder sogar als elementares
nylphosphra. io Halogen zugeführt werden.
Der Organostickstoffproniotor ist vorzugsweise ein Das erfindungsgemäß zu verwendende Katalysatortertiäres
Amin oder eine polyfunktionelle stickstoffhal- system besteht, wie oben bereits erwähnt, aus einer ortige
Verbindung, wie ein Amid, Hydroxyamin, Ketoa- ganischen Promotorkomponente, einer Halogenidkommin,
Di-, Tri- oder sonstiges Polyamin, oder eine stick- ponente und einer Molybdän-Nickel- oder Wolframstoffhaltige
Verbindung, die zwei oder mehr andere 15 Nickel-Cokatalysatorkomponente. Das erfindungsgefunktionelle
Gruppen enthält Beispiele für geeignete mäße Katalysatorsystem ermöglicht die Bildung von F.s-Organostickstoffpromotoren
sind 2-Hydroxypyridin, sigsäure in hoher Ausbeute und unter kurzer Rcaktions-3-Chinolinol,
1-Methylpyrrolidinon, 2-lmidazolidon, zeit ohne Verwendung eines Edelmetalls uus der Grup-Ν,Ν-Dimethylacetamid,
DicyclohexylacMamid, Dicy- pe VIII des Periodensystems der Elemente, und die Gcclohexylmethylamin,
2,6-Diaminopyridin, 2-Chinolinol, 20 genwart von Molybdän oder Wolfram ermöglicht im
Ν,Ν-Diethyltoluamid, Imidazol, Pyridin oder Picoline. Vergleich zu den bekannten Verfahren, bei denen ein
Die organischen Promotoren werden im allgemeinen nickelhaltiger Katalysator verwendet wird, die Erzicgetrennt
zum Katalysatorsystem gegeben, können je- lung guter Verfahrensergebnisse unter Einsatz verhältdoch
auch in Form von Komplexen mit den Cokatalysa- nismäßig geringer Mengen an Cokatalysaiorkompotormetallen
zugesetzt werden, beispielsweise in Form 25 nente und geringerer Mengen an Nickel,
von Bis(triphenylphosphin)nickeldicarbonyl oder Tetra- Eine besondere Ausführungsform des Katalysators kis(triphenylphosphit)nickel. Es lassen sich daher so- aus der Molybdän-Nickel- oder Wolfram-Nickel-Cokawohl freie organische Promotoren als auch komplexge- talysatorkomponente, der organischen Promotorkombundene Promotoren verwenden. Wird mit einem Korn- ponente und der Halogenidkomponente läßt sich durch plex aus dem organischen Promotor und dem Cokataly- 30 folgende allgemeine Formel darstellen:
satormetall gearbeitet, dann kann auch freier organischer Promotor zugesetzt werden. X : T : Z : Q,
von Bis(triphenylphosphin)nickeldicarbonyl oder Tetra- Eine besondere Ausführungsform des Katalysators kis(triphenylphosphit)nickel. Es lassen sich daher so- aus der Molybdän-Nickel- oder Wolfram-Nickel-Cokawohl freie organische Promotoren als auch komplexge- talysatorkomponente, der organischen Promotorkombundene Promotoren verwenden. Wird mit einem Korn- ponente und der Halogenidkomponente läßt sich durch plex aus dem organischen Promotor und dem Cokataly- 30 folgende allgemeine Formel darstellen:
satormetall gearbeitet, dann kann auch freier organischer Promotor zugesetzt werden. X : T : Z : Q,
Die Menge einer jeden Cokatalysatorkomponente ist
in keiner Weise kritisch, stellt keinen Parameter des worin X für Molybdän oder Wolfram steht und T Nickel
vorliegenden Verfahrens dar und kann über einen brei- 35 ist, wobei X und T entweder in nullwertigem Zustand
ten Bereich schwanken. Selbstverständlich wird mit ei- oder in Form eines Halogendis. Oxids, Carboxylats mit I
ner Katalysatormenge gearbeitet, die für die gewünsch- bis 20 Kohlenstoffatomen, Carbonyls oder Hydrids vorte
geeignete und zweckmäßige Reaktionsgeschwindig- liegen, Z eine Halogenidquelle ist, bei der es sich um
keit sorgt, da die Reaktionsgeschwindigkeit im allgemei- einen Halogenwasserstoff, ein Halogen, ein Alkylhalonen
durch die Katalysatormenge beeinflußt wird. Prak- 40 genid mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruptisch
jede Katalysatormenge führt jedoch zu einer Er- pe oder ein Alkalimetallhalogenid handelt, und Q eine
leichterung der Grundreaktion und kann daher als kata- Organophosphorverbindung oder eine Organosticklytisch
wirksame Menge angesehen werden. Die Menge Stoffverbindung mit dreiwertigem Phosphor oder Stickeiner
jeden Komponente des Cokatalysators beträgt im stoff darstellt. Als Stickstoffverbindungen und
allgemeinen 1 Mol auf 10 bis 10 000 Mol Methylformiat, 45 Phosphorverbindungen werden vorzugsweise die bevorzugsweise
1 Mol auf 100 bis 5000 Mol Methylformi- reits oben angegebenen Verbindungen verwendet und
at, und insbesondere 1 Mol auf 500 bis 1000 Mol Methyl- vor allem solche Verbindungen der obigen Formel einformiat.
gesetzt, worin Q für ein Phosphin der allgemeinen For-
Das Verhältnis von Nickel zur zweiten Cokatalysa- mel
torkomponente kann verschieden sein. Im allgemeinen 50
beträgt dieses Verhältnis 1 Mol Nickel auf 0,01 bis 100 R1
Mol der zweiten Cokatalysatorkomponente, Vorzugs- |
weise 1 Mol Nickel auf 0,1 bis 20 Mol der zweiten Coka- P — R3
talysatorkomponente, und insbesondere 1 Mol Nickel I
auf 1 bis 10 Mol der zweiten Cokatalysatorkomponente. 55 RJ
Die Menge an organischem Promotor kann ebenfalls
innerhalb breiter Grenzen schwanken. Im allgemeinen steht, in welcher die Substituenten R1, R2 und R3 die
beträgt diese Menge 1 Mol an organischem Promotor oben angegebenen Bedeutungen haben, wobei insbe-
auf 0,1 bis 10 Mol der Cokatalysatorkomponente, vor- sondere Kohlenwasserstoffphosphine verwendet wer-
zugsweise 1 Mol an organischem Promotor auf 0,5 bis 60 den, und wobei das Molverhälmis von X : T von 0,1 bis
5 Mol der Cokatalysatorkomponente, und insbesondere 10:1 reicht, das Molverhälmis von X+T :Q von 0,05
1 Mol an organischem Promotor auf 1 bis 5 Mol der bis 20 :1 reicht und das Molverhältnis von Z : X+T von
Cokatalysatorkomponente. 1 bis 1000 :1, vorzugsweise von 5 bis 100 :1, reicht. Das
Ferner kann auch die Menge der Halogenidkompo- halogenid ist im allgemeinen ein Chlorid, Bromid oder
nente innerhalb breiter Grenzen schwanken. Die Halo- 65 Iodid, wobei ein Iodid bevorzugt wird,
genidkomponente soll allgemein in einer Menge von Die vorstehend beschriebene Reaktion bietet sich auwenigstens 10 Mol auf 100 Mol Methylformiat vorhan- tomatisch für ein kontinuierliches Verfahren an, bei weiden sein. Die Menge an Halogenid beträgt normaler- ehern man die Ausgangsstoffe und den Katalysator kon-
genidkomponente soll allgemein in einer Menge von Die vorstehend beschriebene Reaktion bietet sich auwenigstens 10 Mol auf 100 Mol Methylformiat vorhan- tomatisch für ein kontinuierliches Verfahren an, bei weiden sein. Die Menge an Halogenid beträgt normaler- ehern man die Ausgangsstoffe und den Katalysator kon-
tinuierlich in die jeweilige Reaktionszone einspeist und das Reaklionsgemisch kontinuierlich unter Abtrennung
der flüchtigen organischen Bestandteile destilliert. Auf diese Weise gelangt man zu einem praktisch nur aus der
gewünschten Essigsäure bestehenden reinen Produkt, wobei man die sonstigen organischen Komponenten
rückführt und im Falle einer Flüssigphasenreaktion auch eine restlichen Katalysator enthaltende Fraktion
rückführt.
Die beim vorliegenden Verfahren ablaufende katalytische Reaktion kann gewünschtenfaüs selbstverständlich
in der Dampfphase durchgeführt werden, indem man den Gesamtdruck in Abhängigkeit von der Temperatur
so steuert, daß die Reaktanten beim Kontakt mit dem Katalysator in Dampfform vorliegen. Sowohl bei
einem Dampfphasenverfahren als auch bei einem Flüssigphasenverfahren
können die Katalysatorkomponenten in gebundener Form vorliegen, so daß sie auf einem
Träger herkömmlicher Art dispergiert sein können, wie beispielsweise auf Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid.
Zircondioxid, Kohle, Bauxit oder Attapulgitlon. Die Katalysatorkomponenten können in herkömmlicher
Weise auf die Träger aufgebracht werden, beispielsweise durch Imprägnierung des Trägers mit einer
Lösung der jeweiligen Katalysatorkomponente. Die Konzentrationen der Katalysatorkomponenten auf dem
Träger können innerhalb breiter Grenzen schwanken und beispielsweise 0,01 bis 10 Gewichtsprozent oder
mehr ausmachen. Dampfphasenverfahren werden im allgemeinen durchgeführt bei Temperaturen zwischen
100 und 3500C, vorzugsweise 150 und 2750C, und insbesondere
175 und 255°C, Absolutdrücken von im allgemeinen 0,07 bis 350 bar, vorzugsweise 3,5 bis 105 bar,
und insbesondere 10,5 bis 35 bar, Raumgeschwindigkeiten von im allgemeinen 50 bis 10 000 h-', vorzugsweise
200 bis 6000 h-1, und insbesondere 500 bis 4000 h-1 (STP). Bei Verwendung eines Trägerkatalysators ist die
Halogenidkomponente in den Reaktanten enthalten und nicht auf dem Träger.
Das Verfahren der Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert. In diesen Beispielen
verstehen sich alle Teilangaben und Prozentangaben auf Gewichtsbasis, sofern nichts anderes gesagt ist.
loy) verwendet. Die Bombe wird mit Methylformiat (10
Teile), Methyliodid (4,4 Teile), Molybdänhexacarbonyl (1 Teil) plus Bistriphenylphosphinnickeldicarbonyl (0.05
Teile) als Cokatalysator und mit Triphenylphosphin (2 Teile) beschickt und mit Argon gespült, worauf man
Wasserstoff bis zu einem Druck von 14 bar einspeist und dann Kohlenmonoxid bis zu einem Druck von
42 bar eindrückt. Das Reaktionsgefäß wird unter Rühren auf 185°C erhitzt. Die Temperatur wird auf 185°C
gehalten. Nach 5stündiger Umsetzungszeit ergibt eine gaschromatographischc Analyse des Reaktionsabstroms
einen Gehalt von 42 Gewichtsprozent Essigsäure. Dies entspricht einer 76%igen Umwandlung von
Methylformiat zu Essigsäure.
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei man anstelle von Bistriphenylphosphinnickeldicarbonyl
hier jedoch Nickeldiiodid verwendet. Nach 3stündiger Umsetzungszeit ergibt eine gaschromatographische
Analyse des Reaktionsgemisches einen Gehalt von 32 Gewichtsprozent Essigsäure.
Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wird wiederholt, wobei man anstelle von Molybdänhexacarbonyl
hier jedoch Wolframhexacarbonyl verwendet. Nach 3stündiger Umsetzungszeit ergibt eine gaschromatographische
Analyse des Reaktionsgemisches einen Gehalt von 27 Gewichtsprozent Essigsäure.
35 Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wird wiederholt,
wobei man anstelle von Bistriphenylphosphinnickeldicarbonyl hier jedoch Nickeltetracarbonyl verwendet.
Nach 2,5stündiger Umsetzungszeit ergibt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsgemisches,
daß dieses kein Methylformiat enthält. Der Reaktionsabstrom
enthält das gesamte zugeführte Methyliodid und 32 Gewichtsprozent Essigsäure.
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20
25
30
Als Reaktionsgefäß wird eine mit Glas ausgekleidete und mit einem Magnetrührer gerührte Parr-Bombe aus
rostfreiem Stahl (Hastelloy) verwendet. Die Bombe wird mit Methylformiat (20,5 Teile), Methyliodid (40 Tei-Ie),
M.olybdänhexacarbony! (I Teil) und Bistriphenylphosphinnickeldicarbonyl
(0,5 Teile) als Cokatalysator sowie mit Triphenylphosphin (0,5 Teile) beschickt, mit
Argon gespült und mit Kohlenmonoxid auf einen Druck von 49 bar gebracht. Das Reaktionsgefäß wird unter
Rühren auf 175°C erhitzt. Die Temperatur wird auf 175° C gehalten. Nach drei Stunden langer Umsetzungszeit ergibt eine gaschromatographische Analyse des Reaktionsstroms
einen Gehalt von 31,7 Gewichtsprozent Essigsäure. Das gesamte zugeführte Methyliodid wird
rückgewonnen. Dies entspricht einer 97%igen Umwandlung von Methylformiat zu Essigsäure.
Bei diesem Beispiel wird als Reaktionsgefäß ebenfalls
eine mit Glas ausgekleidete und mit einem Magnetrührer Berührte Parr-Bombe aus rostfreiem Stahl (Hastel-
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Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Essigsäure durch Erhitzen von Methylforniiat mit Kohlenmonoxid in Gegenwart eines Katalysators in Form eines Metalls, einer Metallverbindung oder eines Metallkomplexes sowie in Anwesenheit eines Halogenids und in Gegenwart eines Promotors aus einer Organophosphorverbindung oder einer Organostickstoffverbindung mit dreiwertigem Phosphor oder Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart einer Molybdän-Nikkei- oder einer Wolfram-Nickel-Cokatalysatorkomponente als Katalysator durchführt
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